Monitorovanie a riadenie vrtov s využitím cloudu

Spoločnosť Temblor Petroleum nainštalovala bezpečné riešenie na zdieľanie údajov postavené na cloudových technológiách, ktoré umožňuje analýzu historických údajov aj údajov v reálnom čase s možnosťou tvorby trendov o konkrétnom vrte.
Monitorovanie a riadenie vrtov s využitím cloudu

Účinnosť, s akou ťažobné spoločnosti a spracovatelia ropy monitorujú a riadia svoje diaľkové prevádzky, môže mať značný vplyv na ziskovosť. Temblor Petroleum, kalifornská ropná a plynárenská spoločnosť, nasadzuje unikátne riešenie na riadenie a monitorovanie založené na cloudových systémoch, ktoré nielenže znižuje potrebu prítomnosti operátorov priamo na mieste vrtu, ale poskytuje aj aktuálny prehľad o prevádzke priamo v danej lokalite. Projekt zahŕňa otvorené a bezpečné riadenie, správu napájania a inžiniersky softvér dodávaný spoločnosťou Bedrock Automation a technológiu zdieľania údajov založenú na cloudových technológiách od spoločnosti Tyrion Integration.

Riadenie

Aby systémový integrátor dokázal vyriešiť výzvy spojené s riadením, vybral si platformu Bedrock® Open Secure Automation (OSA®) s jej špičkovou technológiou Cybershield, ktorá je integrovaná do všetkých komponentov. Systém OSA riadi výšku hladiny v nádržiach, čerpadlá, kompresory, separátory, potrubné ventily a ďalšie zariadenia a automaticky ich zapína a vypína podľa požiadaviek výroby. Bedrock® OSA, ktorý dopravuje produkt na trh, tiež automatizuje prevádzku podzemného prenosového potrubia a škrtenie tlaku a objemu plynu na základe rôznych prevádzkových podmienok, odstavuje prevádzku, ak sa tlak mení mimo nastavených žiadaných hodnôt, a opätovne ju spúšťa pri dosiahnutí bezpečných prevádzkových hodnôt.

Bezpečný hardvér spoločnosti Bedrock pozostáva z kompaktného rámu s desiatimi slotmi, ktorý obsahuje vysokovýkonný riadiaci procesor, dva analógové vstupy, dva diskrétne vstupy a univerzálne vstupy/výstupy, ktoré možno softvérovo zvoliť pre väčšinu bežných protokolov. Systém má samostatné bezpečné napájanie (SPS), zálohované bezpečným neprerušovaným zdrojom napájania (UPS), ktoré má neočakávaný bezpečnostný prínos pre celú inštaláciu a údržbu.

„Diaľkové PLC sa zvyčajne nachádzajú v 120 V rozvádzači, čo znamená, že k nim má prístup iba oprávnený elektrikár. No odolné elektromechanické vyhotovenie napájacích zdrojov nám umožnilo namontovať ich mimo rozvádzača a do rozvádzača s PLC priviesť napájanie len na úrovni 24 V, čo umožňuje operátorom bezpečne udržiavať PLC,“ vysvetľuje Mark Goehring, majiteľ Tyrion Integration.

Pridanie ďalšej ochrany riadenia znamená, že všetky moduly sú uložené v kovových rozvádzačoch, ktoré sú chránené proti neoprávnenému vstupu a odolné proti poveternostným vplyvom, korozívnym plynom a extrémnym podmienkam prostredia, ako je napríklad elektromagnetické žiarenie.

Komunikačné riešenie

Spoločnosť Tyrion navrhla a zrealizovala komunikáciu s využitím komunikačnej brány Nucleus, ktorú sama vyvinula. Nucleus umožňuje operátorom monitorovať trendy, alarmy a analýzy v cloude tak často, ako chcú. Toto riešenie prijíma prevádzkové údaje zo servera Bedrock OPC UA cez ethernet a komunikuje ich do cloudovej infraštruktúry prostredníctvom komunikačného protokolu MQTT založeného na publikovaní, ktorý pracuje nad protokolom TCP/IP a umožňuje prenos obrovského množstva dát s minimálnou veľkosťou paketov. Používatelia pracujú s údajmi prostredníctvom chránených prehliadačov v telefóne, tablete alebo prenosnom počítači. Priamo v prevádzke sa nepoužívajú žiadne lokálne HMI.

„Prevádzkové dáta v teréne prehľadávame prostredníctvom OPC UA a potom ich posielame do cloudu. Naše integrované vývojové prostredie (IDE) kompatibilné so štandardom IEC 61131 nám umožňuje využívať pokročilé možnosti šifrovania a overovania OPC UA. Použili sme bezpečnú databázu IDE na nastavenie dátových značiek iba na čítanie alebo zápis, kontrolu prístupu pomocou šifrovania a overovanie biometriky tak bezproblémovo, že používatelia si ani neuvedomujú, že sa zapájajú do takejto hlbokej ochrany kybernetickej bezpečnosti,“ uvádza M. Goehring. Dodal tiež, že schopnosť používať otvorený zdrojový kód je výhodou. Okrem toho, že je otvorený inžiniersky softvér bezplatnou súčasťou systému Bedrock, ďalšie úspory nákladov možno dosiahnuť využívaním bezplatných konfiguračných funkcií z otvorených knižníc 61131.

Päťdesiatpercentné úspory nákladov

„Prepojenie riešenia Bedrock Open Secure Automation s naším cloudovým riešením Nucleus znížilo náklady na hardvér a implementáciu približne o polovicu v porovnaní s akýmkoľvek alternatívnym prístupom a súčasne umožnilo Tembloru ušetriť ďalšie náklady s ohľadom na životnosť, prevádzkovú efektivitu a lepšie služby pre klientov,“ pokračuje M. Goehring. „Nedokázali by sme urobiť tento projekt tak ekonomicky a efektívne, keby sme nevyužili systém Bedrock. Potreba zaistiť bezpečnú komunikáciu medzi PLC a cloudovou infraštruktúrou sama o sebe z veľkej časti vylúčila akéhokoľvek iného dodávateľa riadenia.“

M. Goehring uviedol veľa aspektov integrácie, ktoré prispeli k takýmto výhodám vrátane využitia predspracovaných univerzálnych rozvádzačov, čo znižuje náklady na ich konštrukciu a pozemné káblovanie, na vývoj a licencovanie SCADA pomocou zabezpečenej cloudovej architektúry založenej na prehliadači; výhodou je tiež bezplatný inžiniersky softvér pre neobmedzený počet používateľov a schopnosť ľahko a lacno rozširovať V/V.

Rozširovanie

Základný rám riadiaceho systému pozostáva z 10 alebo 20 V/V slotov, čo zjednodušuje rozširovanie z menej ako desiatich až na tisíce V/V. Teraz sú všetky systémy nasadené na prvých pár vrtov. Kombinácia možností systémov Bedrock a Tyrion umožňuje ropnej a plynárenskej spoločnosti Temblor, aby získala maximálnu návratnosť investícií a bezpečnosť svojich vzdialených prevádzok.

Zdroj: Simple, Scalable and Secure Well-Head Monitoring and Control. Prípadová štúdia, Bedrock Automation Platforms, Inc. [online]. Publikované 28. 1. 2019.